Proteínas: Propiedades químicas fundamentales

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centro en sus cadenas laterales y, de los cuatro posibles isómeros ópticos, sólo una se utiliza biológicamente.

Los grupos carboxilo y amino de los aminoácidos se ionizan en solución a pH fisiológico neutral, con el grupo carboxilo que lleva una carga negativa (-COO 2 ) Y el grupo amino de una carga positiva (-NH31). El estado de ionización varía con pH: en una solución de ácido no se ioniza el grupo carboxilo (-COOH) y se ioniza el grupo amino (-NH31). A la inversa, en solución alcalina el carboxilo

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grupo está cargado negativamente (-COO 2 ) Y el grupo amino no está ionizado (-NH2).

Clasificación de los aminoácidos

En general, las propiedades de ionización de los aminoácidos constituyentes, incluyendo las de sus cadenas laterales, influyen en gran medida la solubilidad, la estabilidad y organiza- estructural

Enciclopedia de las ciencias de la vida / y 2002 Macmillan Publishers Ltd, Nature Publishing Group / www.els.net 3

Proteínas: Propiedades químicas fundamentales[pic 30]

ción de proteínas. Del mismo modo, la hidrofobicidad / hydrophi-Licity de las cadenas laterales juega un papel importante en el comportamiento fisicoquímico de cadenas de polipéptidos y su plegado en estructuras tridimensionales. Di ff Erent caciones-ficaciones de los 20 aminoácidos se han propuesto sobre la base de las propiedades de sus grupos R. Uno de los más comúnmente utilizados incluye seis categorías:

- (5 aminoácidos) alifáticos: glicina, el aminoácido más simple, con sólo un átomo de hidrógeno en su cadena lateral; alanina, valina, leucina e isoleucina, que contienen cadenas no polares hidrófobas no cíclicos, mal solu-ble en agua.

- (ácidos 2 amino) hidroxílicos: serina y treonina, que contienen, respectivamente, una a un grupo alcohol de segunda dary primaria y, son polares y muy soluble en agua.

- amidas ácidas o dicarboxílicos, y correspondientes (4 aminoácidos): ácido aspártico y ácido glutámico, que ambos poseen un segundo grupo carboxilo en su cadena lateral que se ioniza, cargado negativamente y muy polar en condiciones fisiológicas; los derivados correspondientes, asparagina y glutamina, que contienen un grupo amida polar en lugar del segundo grupo carboxilo.

- (ácidos 3 amino) básicos: lisina y arginina, que son ionizables, cargados positivamente y muy polares, bajo la mayoría de condiciones fisiológicas; histidina, con un grupo imidazol, que está mal protonar a pH 7.

- (4 aminoácidos) cíclicos: fenilalanina, tirosina y triptófano, que contienen cada uno un ciclo aromático; prolina, el ácido imino con un heterociclo alifático.

- (2 aminoácidos) que contienen azufre: la metionina, con una cadena no polar hidrófobo; y la cisteína, que es polar debido a su grupo sulfhidrilo.

proteínas y proteínas de la membrana Soluble

existen proteínas esencialmente ya sea en ambientes acuosos o de membrana. La presencia de grupos polares en las cadenas laterales de los aminoácidos situados en la superficie de las proteínas, a diferencia de grupos hidrófobos que se envasan dentro, favorece la solubilidad de las proteínas en agua. Esta solubilidad es un ff ected principalmente por la adición de sales. Por lo tanto, a baja fuerza iónica, la solubilidad de la mayoría de las proteínas es relativamente alta (salificación en e ff ect), pero se reduce cuando la fuerza iónica aumenta (precipitación por sales e ff ect).

Además de la fuerza iónica, la solubilidad de las proteínas es también un ff ected por el valor de pH: que es mínima a valores de pH cerca de su punto isoeléctrico, donde la carga neta es igual a cero. Solubilidad es también dependiente de la temperatura y la constante dieléctrica del disolvente. Además, cuando

cualquier proteína se desdobla o parcialmente desnaturalizado, en general es menos soluble que en su forma plegada, porque los grupos no polares son entonces más expuestos.

En general, las proteínas son insolubles en disolventes no polares y el grado de su solubilidad se determina por las interacciones de sus grupos polares con agua. Por lo tanto, las proteínas de membrana tienen, por un lado, una superficie polar que interactúa con agua o soluciones acuosas y con los grupos de cabeza de lípidos y, por otro lado, una superficie no polar que interactúa con la cola interior no polar de la estructura básica de las membranas , la bicapa lipídica. Por lo tanto, su solubilidad es baja tanto en medios acuosos y disolventes no polares.

El grado de asociación de las proteínas con las membranas en situ está relacionado con la longitud de la cadena polipeptídica que se sumerge en la bicapa de membrana. Las proteínas integrales mem-brana están casi completamente sumergidos en la bicapa con sólo sus dos extremos en contacto con disolventes acuosos. Las proteínas de membrana no integral están, por el contrario, mucho más expuestos a los disolventes y son en su mayoría solubles en agua.

La detección de aminoácidos y proteínas

La detección de los aminoácidos y las proteínas se consigue mediante técnicas biológicas físicas, químicas y. La presencia de aminoácidos, cuando se polimeriza, puede ser revelado por la absorbancia ultravioleta del enlace peptídico por debajo de 230 nm. Cuando están ya sea libre o vinculado en polímeros, la presencia de aminoácidos también puede ser detectada por su absorbancia alrededor de 280 nm para los que llevan un anillo de indol (Trp) o un anillo aromático (Phe, Tyr).

Dado que las proteínas contienen aproximadamente 16% de nitrógeno en masa, que se pueden ensayar por el método Kjeldahl basado en la mineralización de ácido sulfúrico y la medición del amoniaco liberado. Otro procedimiento es la reacción de biuret que mide específicamente enlaces peptídicos: cobre (-ii) Sulfato en tartrato alcalino reacciona con un enlace peptídico a producir un compuesto púrpura con máximo de absorción a 540 nm. A similares, y más sensible, el ensayo es el método de fenol de Folin desarrollado por Lowry y colaboradores, en la que se añaden iones de cobre a la solución de proteína en presencia de una mezcla de fosfomolibdato-tungstato. Los grupos amino de los aminoácidos y las proteínas también reaccionan con la ninhidrina para dar un producto púrpura